JP2019054458A - 無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に、本実施形態に係る無線通信システムを示す。この無線通信システムは、基地局であるアクセスポイント(AP)11と、複数の無線端末(以下、端末と呼ぶ)1、2とを具備した無線LAN(Local Area Network)である。
次に、ACKフレームの長さについて述べる。無線通信装置が送信するACKフレームの長さは、無線通信装置がACK応答をするときに使うMCS(Modulation and Coding Scheme)に依存する。また、送信するACKフレームは対応する送信データフレームの内容によってACKフレーム種別が異なる。例えば、対応する送信データフレームが複数のTID(Traffic ID)を含むデータを集約したA−MPDUだった場合、送信するACKフレームとしては含まれるTID数によってサイズが増えるMulti−TID Block ACKフレームとなる。ACKフレーム種別によってACKフレームサイズが異なるため、ACKフレームの長さはACKフレーム種別、さらに言うと、応答する送信データフレームの内容にも依存する。したがって、ACKフレームの送信開始タイミングが同期されても、ACKフレームの受信完了タイミングがずれてしまう可能性がある。
第1の実施形態では、対向する無線通信装置が互いに送信するACKフレームの時間長を揃える例を説明した。第1の実施形態に係る変形例では、アクセスポイント11は、トリガフレーム31で、端末1に対し自局が後に生成する予定のACKフレーム34より長いACKフレームの時間長を特定する情報を通知する。
第1の実施形態では、アクセスポイント11は、トリガフレームを使って対向する無線通信装置(端末1)に制御情報を通知していた。全二重通信で対向する無線通信装置に対して、制御情報を通知できるのならば、トリガフレーム以外のフレームを用いてもよい。以下、トリガフレーム以外のフレームを用いて、制御情報を通知する実施形態を示す。制御情報を通知するフレームの種類が異なる点を除けば、第2の実施形態に係る無線通信システムの機能および構成は第1の実施形態と同様である。
第3の実施形態でも、第2の実施形態と同様にRTSフレームとCTSフレームの交換によって、全二重通信が開始される。ただし、本実施形態では、端末1がRTSフレームを送信し、アクセスポイント11がRTSフレームに対する応答としてCTSフレームを送信し、このCTSフレームにより制御情報を通知する。この違いを除けば、第3の実施形態に係る無線通信システムの構成および機能は、第1の実施形態と同様である。
上述の各実施形態では、アクセスポイント11はすべての制御情報をひとつのフレームでまとめて端末1に通知していたが、制御情報を複数のフレームに分けて通知してもよい。第4の実施形態では、複数のフレームに分けて制御情報を通知する。以下で説明する処理を除けば、第4の実施形態に係る無線通信システムの構成および機能は、第1の実施形態と同様である。
第4の実施形態に係る変形例では、アップリンクデータフレームの送信タイミングが異なる。本変形例に係る無線通信システムの構成と機能は以下で述べる処理面の違いを除けば、第1の実施形態と同様である。以降では、第4の実施形態との違いを中心に処理を説明する。
本実施形態では、ダウンリンクデータフレームのMACヘッダを使って制御情報を通知する。
図14は、本実施形態に係る基地局(アクセスポイント)400の機能ブロック図である。このアクセスポイントは、通信処理部401と、送信部402と、受信部403と、アンテナ42A、42B、42C、42Dと、ネットワーク処理部404と、有線I/F405と、メモリ406とを備えている。アクセスポイント400は、有線I/F405を介して、サーバ407と接続されている。通信処理部401およびネットワーク処理部404の少なくとも前者は、第1の実施形態で説明した制御部と同様な機能を有している。送信部402および受信部403は、第1の実施形態で説明した送信部および受信部と同様な機能を有している。または、送信部402および受信部403が、第1の実施形態の送信部および受信部のアナログ領域の処理に対応し、第1の実施形態の送信部および受信部のデジタル領域の処理は、通信処理部401に対応してもよい。ネットワーク処理部404は、上位処理部と同様な機能を有している。ここで、通信処理部401は、ネットワーク処理部404との間でデータを受け渡しするためのバッファを内部に保有してもよい。このバッファは、DRAM等の揮発性メモリでもよいし、NAND、MRAM等の不揮発メモリでもよい。
図15は、端末(非アクセスポイントの端末)またはアクセスポイントの全体構成例を示したものである。この構成例は一例であり、本実施形態はこれに限定されるものではない。端末またはアクセスポイントは、1つまたは複数のアンテナ1〜n(nは1以上の整数)と、無線LANモジュール148と、ホストシステム149を備える。無線LANモジュール148は、前述したいずれかの実施形態に係る無線通信装置に対応する。無線LANモジュール148は、ホスト・インターフェースを備え、ホスト・インターフェースで、ホストシステム149と接続される。接続ケーブルを介してホストシステム149と接続される他、ホストシステム149と直接接続されてもよい。また、無線LANモジュール148が基板にはんだ等で実装され、基板の配線を介してホストシステム149と接続される構成も可能である。ホストシステム149は、任意の通信プロトコルに従って、無線LANモジュール148およびアンテナ1〜nを用いて、外部の装置と通信を行う。通信プロトコルは、TCP/IPと、それより上位の層のプロトコルとを含んでもよい。または、TCP/IPは無線LANモジュール148に搭載し、ホストシステム149は、それより上位層のプロトコルのみを実行してもよい。この場合、ホストシステム149の構成を簡単化できる。本端末は、例えば、移動体端末、TV、デジタルカメラ、ウェアラブルデバイス、タブレット、スマートフォン、ゲーム装置、ネットワークストレージ装置、モニタ、デジタルオーディオプレーヤ、Webカメラ、ビデオカメラ、プロジェクト、ナビゲーションシステム、外部アダプタ、内部アダプタ、セットトップボックス、ゲートウェイ、プリンタサーバ、モバイルアクセスポイント、ルータ、エンタープライズ/サービスプロバイダアクセスポイント、ポータブル装置、ハンドヘルド装置、自動車等でもよい。
無線LANモジュール148(または無線通信装置)は、IEEE802.11に加え、LTE(Long Term Evolution)またはLTE−Advanced(standards for mobile phones)のような他の無線通信規格の機能を備えていてもよい。
Circuit)211と、RF(Radio Frequency)IC221と、バラン225と、スイッチ245と、アンテナ247とを備える。
図17は、本実施形態に係る端末(STA)500の機能ブロック図である。このSTA5は、通信処理部501と、送信部502と、受信部503と、アンテナ51Aと、アプリケーションプロセッサ504と、メモリ505と、第2無線通信モジュール506とを備えている。基地局(AP)が同様の構成を有しても良い。
図18(A)および図18(B)は、本実施形態に係る無線端末の斜視図である。図18(A)の無線端末はノートPC301であり、図18(B)の無線端末は移動体端末321である。ノートPC301および移動体端末321は、それぞれ無線通信装置305、315を搭載している。無線通信装置305、315として、これまで説明してきた無線端末に搭載されていた無線通信装置、またはアクセスポイントに搭載されていた無線通信装置、またはこれらの両方を用いることができる。無線通信装置を搭載する無線端末は、ノートPCや移動体端末に限定されない。例えば、TV、デジタルカメラ、ウェアラブルデバイス、タブレット、スマートフォン、ゲーム装置、ネットワークストレージ装置、モニタ、デジタルオーディオプレーヤ、Webカメラ、ビデオカメラ、プロジェクト、ナビゲーションシステム、外部アダプタ、内部アダプタ、セットトップボックス、ゲートウェイ、プリンタサーバ、モバイルアクセスポイント、ルータ、エンタープライズ/サービスプロバイダアクセスポイント、ポータブル装置、ハンドヘルド装置、自動車等にも搭載可能である。
本実施形態では、上述したいずれかの実施形態に係る無線通信装置(アクセスポイントの無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方)の構成に加えて、バス、プロセッサ部、及び外部インターフェース部を備える。プロセッサ部及び外部インターフェース部は、バスを介して外部メモリ(バッファ)と接続される。プロセッサ部ではファームウエアが動作する。このように、ファームウエアを無線通信装置に含める構成とすることにより、ファームウエアの書き換えによって無線通信装置の機能の変更を容易に行うことが可能となる。ファームウエアが動作するプロセッサ部は、本実施形態に係る制御部または制御部の処理を行うプロセッサであってもよいし、当該処理の機能拡張または変更に係る処理を行う別のプロセッサであってもよい。ファームウエアが動作するプロセッサ部を、本実施形態に係るアクセスポイントあるいは無線端末あるいはこれらの両方が備えてもよい。または当該プロセッサ部を、アクセスポイントに搭載される無線通信装置内の集積回路、または無線端末に搭載される無線通信装置内の集積回路が備えてもよい。
本実施形態では、上述したいずれかの実施形態に係る無線通信装置(アクセスポイントの無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方)の構成に加えて、クロック生成部を備える。クロック生成部は、クロックを生成して出力端子より無線通信装置の外部にクロックを出力する。このように、無線通信装置内部で生成されたクロックを外部に出力し、外部に出力されたクロックによってホスト側を動作させることにより、ホスト側と無線通信装置側とを同期させて動作させることが可能となる。
本実施形態では、上述したいずれかの実施形態に係る無線通信装置(アクセスポイントの無線通信装置または無線端末の無線通信装置)の構成に加えて、電源部、電源制御部、及び無線電力給電部を含む。電源制御部は、電源部と無線電力給電部とに接続され、無線通信装置に供給する電源を選択する制御を行う。このように、電源を無線通信装置に備える構成とすることにより、電源を制御した低消費電力化動作が可能となる。
本実施形態では、上述したいずれかの実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、SIMカードを含む。SIMカードは、無線通信装置における送信部または受信部または制御部またはこれらのうちの複数と接続される。このように、SIMカードを無線通信装置に備える構成とすることにより、容易に認証処理を行うことが可能となる。
本実施形態では、上述したいずれかの実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、動画像圧縮/伸長部を含む。動画像圧縮/伸長部は、バスと接続される。このように、動画像圧縮/伸長部を無線通信装置に備える構成とすることにより、圧縮した動画像の伝送と受信した圧縮動画像の伸長とを容易に行うことが可能となる。
本実施形態では、上述したいずれかの実施形態に係る無線通信装置(アクセスポイントの無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方)の構成に加えて、LED部を含む。LED部は、送信部または受信部または制御部またはこれらのうちの複数と接続される。このように、LED部を無線通信装置に備える構成とすることにより、無線通信装置の動作状態をユーザに容易に通知することが可能となる。
本実施形態では、上述したいずれかの実施形態に係る無線通信装置(アクセスポイントの無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方)の構成に加えて、バイブレータ部を含む。バイブレータ部は、送信部または受信部または制御部またはこれらのうちの複数と接続される。このように、バイブレータ部を無線通信装置に備える構成とすることにより、無線通信装置の動作状態をユーザに容易に通知することが可能となる。
本実施形態では、上述したいずれかの実施形態に係る無線通信装置(アクセスポイントの無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方)の構成に加えて、ディスプレイを含む。ディスプレイは、図示しないバスを介して、無線通信装置の制御部に接続されてもよい。このようにディスプレイを備える構成とし、無線通信装置の動作状態をディスプレイに表示することで、無線通信装置の動作状態をユーザに容易に通知することが可能となる。
本実施形態では、[1]無線通信システムにおけるフレーム種別、[2]無線通信装置間の接続切断の手法、[3]無線LANシステムのアクセス方式、[4]無線LANのフレーム間隔について説明する。
[1]通信システムにおけるフレーム種別
一般的に無線通信システムにおける無線アクセスプロトコル上で扱うフレームは、前述したように、大別してデータ(data)フレーム、管理(management)フレーム、制御(control)フレームの3種類に分けられる。これらの種別は、通常、フレーム間で共通に設けられるヘッダ部で示される。フレーム種別の表示方法としては、1つのフィールドで3種類を区別できるようにしてあってもよいし、2つのフィールドの組み合わせで区別できるようにしてあってもよい。IEEE802.11規格では、フレーム種別の識別は、MACフレームのフレームヘッダ部にあるFrame Controlフィールドの中のType、Subtypeという2つのフィールドで行う。データフレームか、管理フレームか、制御フレームかの大別はTypeフィールドで行われ、大別されたフレームの中での細かい種別、例えば管理フレームの中のBeaconフレームといった識別はSubtypeフィールドで行われる。
接続の切断(リリース)には、明示的な手法と暗示的な手法とがある。明示的な手法としては、接続を確立している無線通信装置間のいずれか一方が切断のためのフレームを送信する。IEEE802.11規格ではDeauthenticationフレームがこれに当たり、管理フレームに分類される。通常、接続を切断するフレームを送信する側の無線通信装置では当該フレームを送信した時点で、接続を切断するフレームを受信する側の無線通信装置では当該フレームを受信した時点で、接続の切断と判定する。その後、非基地局の無線通信端末であれば通信フェーズでの初期状態、例えば接続するBSS探索する状態に戻る。無線通信基地局がある無線通信端末との間の接続を切断した場合には、例えば無線通信基地局が自BSSに加入する無線通信端末を管理する接続管理テーブルを持っているならば当該接続管理テーブルから当該無線通信端末に係る情報を削除する。例えば、無線通信基地局が自BSSに加入する各無線通信端末に接続をアソシエーションプロセスで許可した段階で、AIDを割り当てる場合には、当該接続を切断した無線通信端末のAIDに関連づけられた保持情報を削除し、当該AIDに関してはリリースして他の新規加入する無線通信端末に割り当てられるようにしてもよい。
例えば、複数の無線通信装置と通信または競合することを想定した無線LANシステムがある。IEEE802.11無線LANではCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Carrier Avoidance)をアクセス方式の基本としている。ある無線通信装置の送信を把握し、その送信終了から固定時間を置いて送信を行う方式では、その無線通信装置の送信を把握した複数の無線通信装置で同時に送信を行うことになり、その結果、無線信号が衝突してフレーム送信に失敗する。ある無線通信装置の送信を把握し、その送信終了からランダム時間待つことで、その無線通信装置の送信を把握した複数の無線通信装置での送信が確率的に分散することになる。よって、ランダム時間の中で最も早い時間を引いた無線通信装置が1つなら無線通信装置のフレーム送信は成功し、フレームの衝突を防ぐことができる。ランダム値に基づき送信権の獲得が複数の無線通信装置間で公平になることから、Carrier Avoidanceを採用した方式は、複数の無線通信装置間で無線媒体を共有するために適した方式であるということができる。
IEEE802.11無線LANのフレーム間隔について説明する。IEEE802.11無線LANで用いられるフレーム間隔は、distributed coordination function interframe space(DIFS)、arbitration interframe space(AIFS)、point coordination function interframe space(PIFS)、short interframe space(SIFS)、extended interframe space(EIFS)、reduced interframe space(RIFS)などがある。
11 アクセスポイント
21−1〜21−N、42A〜42D、51A、147 アンテナ
22 無線通信部
23 送信部
24 受信部
25 自己干渉キャンセル部
26 制御部
27 バッファ
31 トリガフレーム
32、43、62b、71 ダウンリンクデータフレーム
33、44、63、63a アップリンクデータフレーム
34、35、45、46、64、65 ACKフレーム
41、51 RTSフレーム
42、52 CTSフレーム
61 通知フレーム
62 フレーム
62a 制御フレーム
71a MACヘッダ
111 ベースバンドIC
121 RF IC
113 メモリ
114 ホスト・インターフェース
115 CPU
116 DAC
117 ADC
121 RF IC
122、132 フィルタ
123、133 ミキサ
124、134 アンプ
125、135 バラン
142 PLL
143 水晶発振器
145 スイッチ
148 無線LANモジュール
149 ホストシステム
301 ノートPC
305、315、355 無線通信装置
321 移動体端末
331 メモリーカード
332 メモリーカード本体
402 送信部
403 受信部
401 通信処理部
404 ネットワーク処理部
405 有線I/F
406 メモリ
407 サーバ
501 通信処理部
502 送信部
503 受信部
504 アプリケーションプロセッサ
505 メモリ
506 第2無線通信モジュール
Claims (22)
- 所定の周波数帯域で第1フレームを受信する受信部と、
前記第1フレームの受信と同時に、前記所定の周波数帯域で第2フレームを送信する送信部と、を備え、
前記送信部は、前記第2フレームに対する応答フレームである第3フレームの送信タイミングを制御する制御情報を送信し、
前記送信部は、前記制御情報に応じたタイミングで前記第1フレームに対する応答フレームである第4フレームを送信する
無線通信装置。 - 前記受信部は、前記第3フレームを受信し、
前記第4フレームの送信完了時刻と、前記第3フレームの受信完了時刻は同じである
請求項1に記載の無線通信装置。 - 前記制御情報は、前記第3フレームの送信開始時刻を特定するための情報を含む
請求項2に記載の無線通信装置。 - 前記第3フレームの送信開始時刻は、前記第2フレームの送信完了時刻から予め定められた時間経過後の時刻である
請求項3に記載の無線通信装置。 - 前記制御情報は、前記第3フレームの時間長を指定する情報を含み、
前記第4フレームの時間長は、前記第3フレームの時間長と同じである
請求項2ないし4のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 前記制御情報は、送信を許可する前記第1フレームの内容を指定する情報を含み、
前記第4フレームは、前記第1フレームの内容に依存した時間長を有する
請求項2ないし5のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 前記制御情報は、送信を許可する前記第1フレームの最大送信時間長を指定する情報を含み
前記第1フレームおよび前記第2フレームは、前記最大送信時間長以下の時間長を有する
請求項2ないし6のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 前記第4フレームの送信開始時刻および第3フレームの送信開始時刻は、前記第1フレームの送信開始時刻から前記最大送信時間長より後の時刻である
請求項7に記載の無線通信装置。 - 前記送信部は、前記制御情報を送信した後、予め定められた時間の経過後に、前記第2フレームを送信する
請求項1ないし8のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 前記第2フレームは、複数のサブフレームを含み、前記複数のサブフレームのうちの少なくとも1つが前記制御情報を含む
請求項1ないし8のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 前記第2フレームのヘッダは、前記制御情報を含む
請求項1ないし8のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 前記第3フレームは、前記第2フレームに対する送達確認応答を含み、
前記第4フレームは、前記第1フレームに対する送達確認応答を含む
請求項1ないし11のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 少なくとも1つのアンテナを備えた請求項1ないし12のいずれか一項に記載の無線通信装置。
- 所定の周波数帯域で第1フレームを受信し、
前記第1フレームの受信と同時に、前記所定の周波数帯域で第2フレームを送信し、
前記第2フレームに対する応答フレームである第3フレームの送信タイミングを制御する制御情報を送信し、
前記制御情報に応じたタイミングで前記第1フレームに対する応答フレームである第4フレームを送信する
無線通信方法。 - 所定の周波数帯域で第1フレームを受信する受信部と、
前記第1フレームの受信と同時に、前記所定の周波数帯域で第2フレームを送信する送信部と、を備え、
前記受信部は、前記第1フレームに対する応答フレームである第3フレームの送信タイミングを制御する制御情報を受信し、
前記送信部は、前記制御情報に応じた前記送信タイミングで前記第3フレームを送信する
無線通信装置。 - 前記受信部は、前記第2フレームに対する応答フレームである第4フレームを受信し、
前記第4フレームの受信完了時刻と、前記第3フレームの送信完了時刻は同じである
請求項15に記載の無線通信装置。 - 前記制御情報は、前記第3フレームの送信開始時刻を指定する情報を含み、
前記送信部は、前記送信開始時刻で前記第3フレームを送信し、
前記受信部は、前記第4フレームの受信開始時刻は、前記第3フレームの送信開始時刻と同じである
請求項16に記載の無線通信装置。 - 前記制御情報は、前記第3フレームの送信開始時刻を指定する情報を含み、
前記送信部は、前記送信開始時刻で前記第3フレームを送信し、
前記第3フレームの送信開始時刻から予め定めた時間内に前記第4フレームを受信しない場合に、再送タイムアウトを決定する制御部を備えた
請求項17に記載の無線通信装置。 - 前記制御情報は、前記第3フレームの時間長を指定する情報を含み、
前記第4フレームの時間長は、前記第3フレームの時間長と同じである
請求項16ないし18のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 前記第3フレームは、前記第1フレームに対する送達確認応答を含む
請求項14ないし19のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 少なくとも1つのアンテナを備えた請求項15ないし20のいずれか一項に記載の無線通信装置。
- 所定の周波数帯域で第1フレームを受信し、
前記第1フレームの受信と同時に、前記所定の周波数帯域で第2フレームを送信し、
前記第1フレームに対する応答フレームである第3フレームの送信タイミングを制御する制御情報を受信し、
前記制御情報に応じた前記送信タイミングで前記第3フレームを送信する
無線通信装置。
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